Question

5．還原沉淀法是處理含鉻（含Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-）工業(yè)廢水的常用方法，過(guò)程如下：CrO${\;}_{4}^{2-}$$→_{轉(zhuǎn)換}^{H+}$Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$$→_{還原}^{Fe_{2}+}$Cr³⁺$→_{沉淀}^{OH-}$Cr（OH）₃↓已知轉(zhuǎn)化過(guò)程中的反應(yīng)為2CrO${\;}_{4}^{2-}$（aq）+2H⁺（aq）?Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$（aq）+H₂O（1）[MCr=52，M（FeS0₄•7H₂O）=278]轉(zhuǎn)化后所得溶液中鉻元素的含量為28.6g/L，CrO₄^2-有10/11轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，下列說(shuō)法不正確的是（　　）

• A． 溶液顏色保持不變，說(shuō)明上述可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
• B． 若用綠礬（FeS0₄•7H₂O）作還原劑，處理1 L廢水，至少需要458.7g
• C． 常溫下轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1×10¹⁴，則轉(zhuǎn)化后所得溶液的pH=6
• D． 2V_正（CrO₄^2-）=V_逆（Cr₂O₇^2-）時(shí)，反應(yīng)處于平衡態(tài)

Answer 1

分析 A．存在平衡：2Cr O₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₄^2-（橙色）+H₂O，如顏色不變，則達(dá)到平衡狀態(tài)；
B．若1L酸化后所得溶液中含鉻元素的質(zhì)量為28.6g，根據(jù)守恒列關(guān)系式：2Cr～2CrO₄^2-～Cr₂O₇^2-～2Cr³⁺～6e^-～6FeSO₄•7H₂O計(jì)算；
C．酸化時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，若1L酸化后所得溶液中含鉻元素的質(zhì)量為28.6g，CrO₄^2-有$\frac{10}{11}$轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，說(shuō)明鉻元素有$\frac{10}{11}$轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，計(jì)算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)計(jì)算；
D．不同物質(zhì)的正逆反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則反應(yīng)達(dá)到平衡．

解答 解：A．平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度不再改變，即溶液的顏色不再改變，故A正確；
B．若用綠礬（FeSO₄•7H₂O）（M=278）作還原劑，處理1L廢水，設(shè)需要xmolFeSO₄•7H₂O，由氧化還原反應(yīng)中氧化劑和還原劑得失電子數(shù)目相等可知0.55×（6-3）=x×（3-2），x=1.65，m（FeSO₄•7H₂O）=1.65mol×278g/mol=458.7g，故B正確；
C.1L廢水中n（Cr）=$\frac{28.6g}{52g/mol}$=0.55mol，CrO₄^2-有$\frac{10}{11}$轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，則酸化后c（CrO₄^2-）=0.55mol/L×（1-$\frac{10}{11}$）=0.05mol/L，c（Cr₂O₇^2-）=0.55mol/L×$\frac{10}{11}$×$\frac{1}{2}$=0.25mol/L，常溫下轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1×10¹⁴，則$\frac{c（C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}）}{{c}^{2}（Cr{{O}_{4}}^{2-}）{c}^{2}（{H}^{+}）}$=1×10¹⁴，c（H⁺）=1×10^-6mol/L，所以pH=6，故C正確；
D．不同物質(zhì)的正逆反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則反應(yīng)達(dá)到平衡，則V_正（CrO₄^2-）=2V_逆（Cr₂O₇^2-）時(shí)，反應(yīng)處于平衡態(tài)，故D錯(cuò)誤；
故選D．

點(diǎn)評(píng) 本題考查難溶電解質(zhì)的溶解平衡，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，注意把握相關(guān)計(jì)算公式的運(yùn)用，難度中等．